本發(fā)明屬于軸向磁通開關(guān)磁阻電機，具體涉及一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機。

背景技術(shù)：

1、開關(guān)磁阻電機(switched?reluctance?motor，srm)具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，耗材成本低等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景。雖然srm具有較寬的速度范圍和優(yōu)點，但與永磁電機相比，它們也存在轉(zhuǎn)矩脈動大和轉(zhuǎn)矩/功率密度低等缺點，從而限制了其應(yīng)用。

2、目前，為了提高開關(guān)磁阻電機的運行性能，擴大開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用領(lǐng)域，需對開關(guān)磁阻電機的拓撲結(jié)構(gòu)進行改進。研究發(fā)現(xiàn)，添加輔助極的模塊化電機結(jié)構(gòu)可以有效地提高電機的功率密度并降低加工成本，例如，ieee?transactions?on?industryapplications發(fā)表的期刊論文(characteristics?analysis?and?comparison?ofconventional?and?segmental?rotor?type?12/8switched?reluctance?motors，z.xu,j.liu,m.j.kim,d.h.lee?and?j.w.ahn,ieee?trans.ind.appl,vol.55,no.3,pp.3129-3137,may-june?2019)中提出了一種新型的12/8極徑向開關(guān)磁阻電機，該電機具有分段的轉(zhuǎn)子和定子上的6個主極和6個輔助極，該結(jié)構(gòu)縮短了磁路并增加了輸出轉(zhuǎn)矩。與傳統(tǒng)srm相比，這種定子中有輔助極的拓撲結(jié)構(gòu)通?？梢栽黾与姍C的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。然而，僅僅將開關(guān)磁阻電機中部分定子極替換為輔助極雖然可以縮短磁路以達到提高轉(zhuǎn)矩的目的，但是變相地浪費了電機的軟磁材料性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的為了提高開關(guān)磁阻電機而導(dǎo)致材料浪費的問題，而提供了一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：

3、一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，包括兩組定子環(huán)組件以及設(shè)置在兩個定子環(huán)組件之間的轉(zhuǎn)子環(huán)組件，定子環(huán)組件與轉(zhuǎn)子環(huán)組間隔氣隙，轉(zhuǎn)子環(huán)組件與電機軸固定連接，每個定子環(huán)組件與電機軸之間設(shè)有軸承；定子環(huán)組件包括定子鐵心、輔助勵磁永磁體以及電樞繞組，定子鐵心上具有多個交錯分布設(shè)置的定子主極以及輔助極，定子主極與輔助極之間的空隙為定子鐵心的定子槽；每個定子主極上均纏繞有電樞繞組，用于產(chǎn)生主磁通，輔助極用于為磁通提供返回路徑；輔助勵磁永磁體設(shè)有多個并分別安裝在靠近氣隙側(cè)的定子槽上，以將電樞繞組封閉在定子槽內(nèi)；轉(zhuǎn)子環(huán)組件包括多個周向均勻分布設(shè)置的轉(zhuǎn)子鐵心以及用于連接多個轉(zhuǎn)子鐵心的非導(dǎo)磁材料固定件。

4、進一步的，定子主極以及輔助極均呈扇形結(jié)構(gòu)，且定子主極極弧寬度為輔助極極弧寬度的二倍。

5、進一步的，輔助勵磁永磁體呈扇形結(jié)構(gòu)，且充磁方向為定子鐵心的周向方向，且充磁方向為定子鐵心的周向方向，每個定子主極兩側(cè)的輔助勵磁永磁體為一組，且充磁方向相對。

6、進一步的，輔助勵磁永磁體的內(nèi)徑與定子主極的內(nèi)徑相同，外徑與定子主極的外徑相同。

7、進一步的，轉(zhuǎn)子鐵心的極弧寬度與定子主極的極弧寬度相同，且鐵心疊長與輔助極的寬度相同。

8、進一步的，多個輔助勵磁永磁體均勻分布在定子鐵心上，與轉(zhuǎn)子鐵心不接觸。

9、進一步的，定子環(huán)組件遠離轉(zhuǎn)子環(huán)組件的一側(cè)為定子軛部；當開關(guān)磁阻電機的某一相電樞繞組未通電時，則該相定子主極附近的磁通路徑為：輔助勵磁永磁體-定子主極-定子軛部-輔助極-輔助勵磁永磁體；當該相電樞繞組通電時，開關(guān)磁阻電機的磁場由電樞繞組以及輔助勵磁永磁體共同組成。

10、進一步的，非導(dǎo)磁材料固定件為填充在多個轉(zhuǎn)子鐵心之間的奧氏體不銹鋼。

11、本發(fā)明的優(yōu)點是：

12、1、本發(fā)明通過在定子主極以及輔助極間加入輔助勵磁永磁體，提高導(dǎo)通時的氣隙磁密和開關(guān)磁阻電機的磁場，提高電機轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，同時降低電樞繞組的勵磁電流，減小銅耗；由于加入輔助勵磁永磁體對開關(guān)磁阻電機的峰值轉(zhuǎn)矩沒有影響，卻增大了平均轉(zhuǎn)矩，故還能略微減小轉(zhuǎn)矩脈動。

13、2、定子環(huán)組件采用定子主極與輔助極混合的結(jié)構(gòu)，縮短了主要磁路，即有更多的磁通會經(jīng)過氣隙到達轉(zhuǎn)子鐵心，變相增大了氣隙磁密；同時消除了定子環(huán)組件內(nèi)的磁通反轉(zhuǎn)，從而減小了鐵耗和磁動勢需求，提高開關(guān)磁阻電機運行效率。

14、3、轉(zhuǎn)子環(huán)組件采用模塊化轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，以便實現(xiàn)開關(guān)磁阻電機輕量化設(shè)計，降低轉(zhuǎn)動慣量，減小起動難度，減小風阻。

15、4、將輔助極結(jié)構(gòu)與輔助勵磁永磁體應(yīng)用于軸向磁通電機結(jié)構(gòu)，更易于提高輸出轉(zhuǎn)矩與輪轂集成。

技術(shù)特征：

1.一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，包括兩組定子環(huán)組件以及設(shè)置在兩個所述定子環(huán)組件之間的轉(zhuǎn)子環(huán)組件，所述定子環(huán)組件與所述轉(zhuǎn)子環(huán)組件間隔氣隙，所述轉(zhuǎn)子環(huán)組件與電機軸固定連接，每個所述定子環(huán)組件與電機軸之間設(shè)有軸承；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述定子主極以及所述輔助極均呈扇形結(jié)構(gòu)，且所述定子主極的極弧寬度為所述輔助極極弧寬度的二倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述輔助勵磁永磁體呈扇形結(jié)構(gòu)，且充磁方向為所述定子鐵心的周向方向，每個所述定子主極兩側(cè)的所述輔助勵磁永磁體為一組，且充磁方向相對。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述輔助勵磁永磁體的內(nèi)徑與所述定子主極的內(nèi)徑相同，外徑與所述定子主極的外徑相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子鐵心的極弧寬度與所述定子主極的極弧寬度相同，且鐵心疊長與所述輔助極的寬度相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述多個輔助勵磁永磁體均勻分布在所述定子鐵心上，與所述轉(zhuǎn)子鐵心不接觸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述定子環(huán)組件遠離所述轉(zhuǎn)子環(huán)組件的一側(cè)為定子軛部；當開關(guān)磁阻電機的某一相電樞繞組未通電時，則定子主極附近的磁通路徑為：輔助勵磁永磁體-定子主極-定子軛部-輔助極-輔助勵磁永磁體；當該相電樞繞組通電時，開關(guān)磁阻電機的磁場由所述電樞繞組以及所述輔助勵磁永磁體共同組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，其特征在于，所述非導(dǎo)磁材料固定件為填充在多個所述轉(zhuǎn)子鐵心之間的奧氏體不銹鋼。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種軸向磁通型混合勵磁開關(guān)磁阻電機，包括兩組定子環(huán)組件以及設(shè)置在兩個定子環(huán)組件之間的轉(zhuǎn)子環(huán)組件，定子環(huán)組件與轉(zhuǎn)子環(huán)組件間隔氣隙；定子環(huán)組件包括定子鐵心、輔助勵磁永磁體以及電樞繞組，定子鐵心上具有多個交錯分布設(shè)置的定子主極以及輔助極，每個定子主極上均纏繞有電樞繞組，輔助勵磁永磁體設(shè)有多個并分別安裝在靠近氣隙側(cè)的定子槽上，以將電樞繞組封閉在定子槽。本發(fā)明通過在定子主極以及輔助極間加入輔助勵磁永磁體，提高導(dǎo)通時的氣隙磁密和開關(guān)磁阻電機的磁場，提高了開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩密度和功率密度，同時降低電樞繞組的勵磁電流；還增大了開關(guān)磁阻電機的平均轉(zhuǎn)矩，縮短了主要磁路，進一步提高了開關(guān)磁阻電機運行效率。

技術(shù)研發(fā)人員：葛樂飛,張嘉昕,趙冬冬,代明光,宋受俊,竇滿峰
受保護的技術(shù)使用者：江淮前沿技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2